Концепции современного естествознания

     Согласно  де Бролю, с каждым микрообъектом связываются, с одной стороны, корпускулярные характеристики - энергия E и импульс p, а с другой стороны - волновые характеристики - частота и длина волны. 

     Так как дифракционная картина исследовалась  для потока электронов, то необходимо было доказать, что волновые свойства присущи каждому электрону в  отдельности. Это удалось экспериментально подтвердить в 1948 г. советскому физику В. А. Фабриканту. Он показал, что даже в случае столь слабого электронного пучка, когда каждый электрон проходит через прибор независимо от других, возникающая при длительной экспозиции дифракционная картина не отличается от дифракционных картин, получаемых при короткой экспозиции для потоков  электронов в десятки миллионов  раз более интенсивных. 

     Современная трактовка корпускулярно-волнового  дуализма может быть выражена словами  физика В. А. Фока (1898-1974): «Можно сказать, что для атомного объекта существует потенциальная возможность проявлять  себя, в зависимости от внешних  условий, либо как волна, либо как  частица, либо промежуточным образом. Именно в этой потенциальной возможности  различных проявлений свойств, присущих микрообъекту, и состоит дуализм  волна - частица. Всякое иное, более  буквальное, понимание этого дуализма в виде какой-нибудь модели неправильно». 

     

14.  Химическая  картина мира.

     Отсутствие  в химии теоретических основ, позволяющих точно предсказывать  и рассчитывать протекание химических реакций, не позволяло ставить её в ряд с науками, обосновывающими  само бытие. Поэтому высказывание Д.И. Менделеева о химическом понимании  мирового эфира не только не было востребовано в начале 20 века, но и оказалось  незаслуженно полностью забыто на целое  столетие. Связано ли это с тогдашним  революционным переворотом в  физике, который захватил и увлёк  большинство умов в 20 веке в изучение квантовых представлений и теории относительности, сейчас уже не так  важно. Жаль только, что выводы гениального  учёного, к тому же признанного в  то время, не пробудило качественно  другие  философско-методологические принципы, отличные от философских  принципов, которые, кстати, в изобилии фигурировали в рассуждениях физиков. 

     Объяснение  столь нежелательного забвения скорее всего связано с распространением редукционистских течений, вызванных возвеличением физики. Именно сведение химических процессов к совокупности физических как бы прямо указывало на ненужность химических воззрений при анализе первооснов бытия. Кстати, когда химики пытались защитить специфику своей науки доводами о статистическом характере химических взаимодействий в отличие большинства взаимодействий в физике, обусловленных динамическими законами, физики тут же указывали на статистическую физику, которая якобы более полно описывает подобные процессы.  

     Специфика химии терялась, хотя наличие строгой  геометрии  связей взаимодействующих  частиц в химических процессах вносило  в статистическое рассмотрение специфический  для химии информационный аспект. 

     Анализ  сущности информационно-фазового состояния  материальных систем резко подчёркивает информационный характер химических взаимодействий. Вода как химическая среда, оказавшись первым примером информационно-фазового состояния материальных систем, соединила  в себе два состояния: жидкое  и информационно-фазовое именно по причине близости химических взаимодействий к информационным. 

     Вакуум  как электромагнитная среда физического  пространства, проявившая свойства информационно-фазового состояния, скорее всего, ближе к  среде, в которой протекают процессы, по форме напоминающие химические. Поэтому химическое понимание  мирового эфира Д.И. Менделеева становится чрезвычайно  актуальным. Давно замеченное терминологическое  совпадение при описании соответствующих  процессов превращения частиц в  химии и в физике элементарных частиц как реакций дополнительно  подчёркивает роль химических представлений  в физике. 

     Предполагаемая  взаимосвязь между информационно-фазовыми состояниями водной среды и электромагнитной среды физического вакуума свидетельствует  о сопутствующих химическим процессам  изменениях в физическом вакууме, что, вероятно, и ощущал Д.И. Менделеев  в своих экспериментах. 

     Следовательно, в вопросе о природе мирового эфира химия в каких-то моментах выступает даже определяющей по отношению  к физическому воззрению.  

     Поэтому говорить о приоритете физических или  химических представлений в выработке  научной картины мира, вероятно, не стоит. 

     

15.  Химические  элементы. Периодический Закон.

     Периодический закон Д. И. Менделеева — фундаментальный  закон, устанавливающий периодическое  изменение свойств химических элементов  в зависимости от увеличения зарядов  ядер их атомов. Открыт Д. И. Менделеевым  в марте 1869 года при сопоставлении  свойств всех известных в то время  элементов и величин их атомных  масс. Термин «периодический закон» Менделеев  впервые употребил в ноябре 1870, а в октябре 1871 дал окончательную  формулировку Периодического закона: «свойства простых тел, а также  формы и свойства соединений элементов, а потому и свойства образуемых ими  простых и сложных тел, стоят  в периодической зависимости  от их атомного веса».[1] Графическим (табличным) выражением периодического закона является разработанная Менделеевым периодическая  система элементов.

       

     

16.  Химические  связи.

     Электроны в атоме занимают ряд вложенных  слоев (см. Атом Бора), при этом воздействию  другого атома могут подвергаться, как правило, только электроны, находящиеся  во внешнем слое (он называется валентным  слоем). Когда электроны в двух атомах выстраиваются так, что возникает  сила, удерживающая вместе эти два  атома, мы говорим, что образуется химическая связь. Различают несколько видов  химической связи.

     Ионная  связь 

     Когда внешние электронные слои полностью  заполнены, общая энергия атомов понижается. Например, атом натрия, имеющий  на внешнем слое один электрон, охотно отдает этот электрон. И наоборот, атом хлора, которому не хватает одного электрона  для заполнения внешнего слоя, стремится  присоединить электрон для завершения уровня. Когда атомы натрия и хлора  оказываются рядом, натрий отдает электрон, а хлор его принимает. При этом атом натрия, потеряв отрицательный  заряд, становится положительно заряженным ионом натрия, а атом хлора, получив  дополнительный электрон, становится отрицательно заряженным ионом хлора. По закону Кулона между двумя ионами возникает электростатическое притяжение, приводящее к образованию химической связи, которая и удерживает атомы  вместе (см. также Правило октета). 

     С этой реакцией связано одно из чудес  химии: бурно реагирующее вещество натрий и сильно ядовитый газ хлор, соединяясь, образуют обычную поваренную соль, широко применяемую в питании.

     Ковалентная связь 

     Некоторые атомы, в основном это касается углерода, образуют связи по-другому. Когда  два таких атома достаточно приближаются друг к другу, между ними возникает  взаимодействие, которое можно рассматривать  как длительный взаимный обмен электронами. Как будто атом бросает один из своих внешних электронов другому  атому, затем ловит электрон другого  атома и снова бросает его  обратно в бесконечной игре в  мяч. В соответствии с законами квантовой  механики, такой обмен электронами  вызывает силу притяжения, которая  и удерживает атомы вместе. 

     Дело  в том, что такой атом как углерод, имеющий четыре электрона во внешнем  слое, может дополнить этот валентный  слой до восьми электронов, образуя  ковалентные связи с четырьмя другими атомами. Поэтому атомы  углерода способны образовывать молекулы с длинными цепями, какие мы наблюдаем  в биологических системах). Некоторые  ученые (и я в том числе) даже утверждают, что вследствие этого  свойства атома углерода вся жизнь  во Вселенной, как и жизнь на Земле, должна быть углеродной.

     Металлическая связь 

     В металлах образуется химическая связь  еще одного вида. Каждый атом в металле  отдает один или два подвижных  электрона, как бы делясь этими электронами  со всеми соседними атомами металла. Эти квазисвободные электроны образуют что-то вроде желе, в котором располагаются тяжелые положительные ионы металла. Все это напоминает трехмерную пространственную решетку из стеклянных шариков в вязкой патоке — если толкнуть один из таких шариков, он слегка сдвинется, но сохранит свое положение относительно других. Точно так же атомы металла, потревоженные внешним механическим воздействием, останутся связанными друг с другом благодаря «электронному желе» (или «электронному газу»). Вот почему, если ударить по металлу молотком, останется вмятина, но сам кусок металла, скорее всего, не разломится. Именно «электронное желе» делает металлы хорошими проводниками электричества (см. Электронная теория проводимости).

     Водородная  связь 

     Строго  говоря, это не химическая связь  в том смысле, в каком мы рассматривали  предыдущие три типа связи. Это, скорее, притяжение между отдельными молекулами. Многие молекулы, хотя и являются в  целом нейтральными (то есть имеют  одинаковое количество отрицательных  электронов и положительных протонов в своем ядре), оказываются поляризованными. Это значит, что некоторые части  таких молекул имеют суммарный  отрицательный заряд, в то время  как другие части — положительный. Конечно, суммарный заряд молекулы нейтрален, но положительный и отрицательный  заряды распределены неравномерно. 

     Представим, что полярная молекула, как ее называют, приближается своей отрицательной  областью к молекуле-мишени. Электростатическая сила со стороны этой отрицательной  области больше, чем со стороны  положительной, т. к. положительная  область расположена дальше. Эта  электростатическая сила вызывает в  молекуле-мишени передвижение электронов прочь от точки контакта, тем самым  создавая в этом месте молекулы-мишени незначительный положительный заряд. В результате между двумя молекулами возникает сила притяжения и, следовательно, образуется связь. 

     Самая известная полярная молекула — это  молекула воды. Отрицательный заряд  собирается вокруг атома кислорода, приводя к образованию слабого  положительного заряда около атомов водорода. Благодаря такой поляризации  вода является хорошим растворителем. Ее молекулы способны создавать связи  более прочные, чем те, которые  удерживают молекулы-мишени вместе. Связи, создаваемые посредством положительно заряженных атомов водорода, называются водородными связями. Поскольку  молекул водорода очень много  в биологических молекулах, водородные связи в них образуются достаточно часто. В частности, именно водородные связи удерживают вместе две спирали  молекулы ДНК. 

     

17.  Принцип  самоорганизации в живой и  неживой природе.

     Наш мир, все, что доступно в нем наблюдению претерпевают непрерывные изменения  – мы наблюдаем его непрекращающуюся эволюцию. Все подобные изменения  происходят за счет сил внутреннего  взаимодействия, во всяком случае, никаких  внешних по отношению к нему сил  мы не наблюдаем. Согласно принципу Бора, существующим мы имеем право считать  лишь то, что наблюдаемо или может  быть сделано таковым. Следовательно, подобных сил не существует. Таким  образом, все, что происходит вокруг нас, мы можем считать процессом  самоорганизации, то есть процессом, идущим за счёт внутренних стимулов, не требующих  вмешательства внешних факторов, не принадлежащих системе. К числу  таких процессов относится также  и становление и действие Разума, ибо он родился в системе в  результате её эволюции. Итак, весь процесс  эволюции системы – процесс самоорганизации. Мир всё время меняется. Мы не можем утверждать, что процесс  самоорганизации направлен на достижение состояния равновесия (под которым  понимается абсолютный хаос), у нас  нет для этого оснований, гораздо  больше данных для утверждения обратного - мир непрерывно развивается, и в  этом изменении просматривается  определённая направленность, отличная от стремления к равновесию. 

     Для описания основ процесса самоорганизации  удобно (хотя и заведомо недостаточно) использовать терминологию дарвиновской триады: наследственность, изменчивость, отбор, придав этим понятиям более широкий  смысл. Изменчивость в этом более  широком смысле – это вечно  присутствующие факторы случайности  и неопределённости. Без предположения  о непрерывно действующих случайных  факторах, постоянная эволюция системы, сопровождающаяся появлением новых  качественных особенностей, по-видимому, невозможна. Что касается термина  “наследственность”, то он означает лишь то, что настоящее и будущее  любой системы в мире зависит  от его прошлого. Степень зависимости  той или иной системы от прошлого может быть любой. Эту степень  зависимости условимся называть памятью системы. Во вполне детерминированных  системах прошлое однозначно определяет будущее ( возможно и обратное –  по настоящему определить прошлое).Такие  системы – системы с бесконечной  памятью (абсолютной наследственностью).Это  абстракция, но она хорошо интерпретирует некоторые процессы в неживом  мире – например, то движение планет, которое мы наблюдаем ( конечно, лишь на некотором , конечном, правда очень  большом, интервале времени. “Память  системы” в реальных системах в  том смысле, как мы её определили, чаще всего оказывается ограниченной: и бесконечная память и её отсутствие - лишь абстракции, которые удобны для  интерпретации. Примером системы, лишённой памяти, является развитое турбулентное движение.